Geum.ru

Автоматизация

Вид материалаДокументы

Содержание


Механический стандарт КАМАК
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

Механический стандарт КАМАК


Стандарт определяет размеры основных конструктивных элементов системы—крейта модуля и других — с целью их механической совместимости Одним из основных конструктивных элементов системы КАМАК,. является крейт (рис. 2.1) Конструкция крейта стандартом строго не определена. Заданы лишь основные внутренние размеры его окна: ширина 430, высота 200,9 и глуби­на 360 мм. Крейт содержит по 25 верхних и нижних направляющих, по которым в него вдвигаются функциональные модули. Направ­ляющие расположены с шагом 17,2 мм. Обязательной принадлежностъю крейта являются 86-контактные разъемы. Пара направляющих и разъем образуют Станцию крейта, т. е. место установки функционального модуля. Все станции крейта пронумерованы слева направо от 1 до 25 Снизу, возле каждой станции имеется отверстие с резьбой (на рисунке не показано) для домкратного винта функционального модуля с помощью которого часть разъема, расположенная на модуле, плавно вдвигается в маги­стральный разъем крейта, а весь модуль фиксируется на соответ­ствующей станции.

Основой механической конструкции функционального модуля является пара направляющих, которые скреплены передней и задней панелями' (рис. 2.2). Передняя панель служит для размещения установочных изделий -- разъемов, переключателей и пр. Их раз­мещение допускается и на задней панели, выше основного маги­стрального разъема. Внизу, на передней. панели модуля укреплен домкратный винт Минимальная ширина передней панели модуля равна расстоянию между соседними станциями и составляет 17,2 мм. Функциональные модули могут иметь большую ширину, которая всегда кратна. 17,2 мм. Модули одиночной ширины (17,2 мм) называют модулями типа 1М, двойной ширины (34,4 мм) — 2М, тройной (51,6. мм) — ЗМ и т. д. Модули, начиная с 2М, содержат более одной пары направляющих, на которых обычно установлены несколько монтажных плат.




Рис. 2.2. Модуль КАМАК


Монтажные платы изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита, толщина которого по стандарту должна быть равна 1,6 мм. На практике в основном используют монтаж­ные платы двух видов — для монтажа электрической схемы функ­ционального модуля и универсальные. Последние содержат кон­тактные площадки для установки микросхем и необходимые шины питания. Универсальные монтажные платы широко приме­няют при макетировании отдельных узлов в процессе разработки функциональных модулей. Кроме того, при организации измери­тельных систем для конкретных экспериментов часто возникает потребность в специализированных электронных узлах, которые довольно быстро можно изготовить, используя универсальные монтажные платы.

К конструктивам системы КАМАК можно отнести вентиля­ционные панели для обеспечения необходимого теплового режима работы электронных схем, а также стойки для компактного размещения нескольких крейтов единой измерительной системы.

Электрический стандарт КАМАК

Этот стандарт определяет все электрические величины в системе КАМАК. Стандартом предусматривается использование определен­ных значений напряжений источников питания крейта, максималь­ных токовых нагрузок на шинах питания в крейте и через контакты его разъемов, максимальных мощностей, рассеиваемых в крейте и в модуле, уровней входных и выходных сигналов на внешних разъемах функциональных модулей, уровней и определенных" временных характеристик всех сигналов на магистрали крейта.

В качестве обязательных значений напряжений питания в системе КАМАК приняты:
  • ±6 В — для питания микросхем ( + 6 В —для питания микро­схем с транзисторно-транзисторной логикой ТТЛ; -6В — для мик­росхем с эмиттерно-связанной логикой ЭСЛ). Непосредственно для питания микросхем используются значения напряжения ±5 В. Оставшееся напряжение 1 В гасится на развязывающих цепочках в модулях, которые используются для уменьшения взаимного влияния наводок между модулями через шину питания;
  • ±24 B —для питания транзисторов и микросхем, требующих повышенного питания.
  • Кроме обязательных номиналов питания допускается исполь­зование дополнительных напряжений питания, для которых на магистрали крейта предусмотрены соответствующие шины. К допол­нительным номиналам относятся:
  • ±12 В —для питания транзисторов. Эти номиналы являются основными напряжениями в широко распространенной в научных лабораториях Западной Европы и США электронной модульной системе NIM (от английского Nuclear Instruments Modules), моду­ли которой при использовании соответствующего адаптера могут работать в крейте КАМАК. Поскольку большинство промышленных источников питания крейта не вырабатывает напряжений ±12 В, его обычно получают с помощью специального функционального модуля — конвертера напряжений. Этот модуль, установленный на любой станции крейта, питается от шин магистрали ±24 В и вырабатывает ±12 В на соответствующие шины питания маги­страли;
  • +200 В — для питания индикаторов на газоразрядных лампах; с -появлением цифровых индикаторов на светодиодах и жидких кристаллах номинал +200 В в настоящее время практически не используется;
  • 117В. (стандартное напряжение для промышленной сети многих стран Западной Европы) — для питания приводов двигателей и других устройств через соответствующие функциональные модули, установленные в крейте. Напряжение ~117 В необходимо брать от изолированного трансформатора в источнике питания крейта.

На магистрали крейта, кроме шин для обязательных и дополнительных напряжений питания, предусмотрена шина «нуля», т. е. для обратного пути тока, и шина «чистой земли», изолированная от корпуса крейта.

Источник питания крейта размещается и крепится сзади крейта. Распространены два вида источников питания, которые выполняют­ся либо в виде отдельного законченного прибора, либо на основе модульного принципа. В первом случае источник выполняется как законченное устройство, которое вырабатывает необходимые номиналы питающих напряжений: ±6 В, ±24 В.

Во втором случае имеется возможность компоновать из отдель­ных модулей источник питания с различным сочетанием питающих напряжений в зависимости от состава используемых в эксперименте функциональных модулей.

При совместной работе различных функциональных модулей КАМАК в измерительной системе непосредственный обмен инфор­мацией между ними, т. е. без участия ЭВМ, происходит по кабелям связи через разъемы, установленные на передней и задней панелях модулей. По этим же каналам модули обмениваются сигналами с внешним (по отношению к крейту) оборудованием эксперимен­тальной установки: детекторами ядерных излучений, дисплеями, устройствами внешней памяти и пр. Для обеспечения совместимос­ти функциональных модулей по внешним сигналам в системе КАМАК стандартизованы уровни входных сигналов, принимаемых модулями по кабельным связям, а также выходных сигналов, передаваемых по кабельным связям в другие модули. Стандарти­зация касается как логических (цифровых), так и аналоговых сигналов. Оба вида сигналов в зависимости от их времени на­растания и длительности передаются либо по несогласованным, либо по согласованным линиям связи.

Уровни сигналов логических 1 и 0, передаваемых по несогла­сованным линиям связи, соответствуют уровням микросхем с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ). Эти микросхемы являются основной элементной базой для системы KAMAK.



Рис. 2.3. Уровни логического 0 и 1 для несогласованных линий передачи


В системе КАМАК в 6ольшинстве случаев для передачи цифро­вых сигналов используется отрицательная логика, т. е. уровню логической 1 соответствует низкий, а уровню логического 0 высо­кий потенциал. На рис. 2.3 показаны сигналы на входе и выходе модуля для несогласованных линий связи с указанием области изменения уровней логического 0 и логической 1.

В экспериментальной ядерной физике широко применяется методика временных изменений в наносекундном временном интер­вале. Для этой цели разработаны соответствующие функциональ­ные модули с использованием микросхем с эмиттерно-связанной логикой (ЭСЛ). Из-за специфики работы микросхем ЭСЛ перепад потенциала между состоянием логических 0 и 1 невелик — всего 0,7—0,8 В. При передаче таких сигналов между функциональными модулями по обычным линиям связи паразитные индуктивности и емкости соединительных проводов вызывают существенные искажения импульсов. По этой причине такие сигналы передаются по согласованным линиям связи с распределенными параметрами. В системе КАМАК принято, что передача наносекундных сигналов должна осуществляться по согласованным линиям связи с волно­вым сопротивлением всех составляющих ее компонентов — кабелей и разъемов, равным 50 Ом. Изменение уровней логических сигна­лов на входах и выходах модулей принято выражать в этом случае в единицах тока, а не напряжения.

Для обработки аналоговых сигналов в системе КАМАК имеется большой набор функциональных модулей, таких, как амплитудно-цифровые преобразователи, усилители сигналов, дискриминаторы, линейные ворота и др. Обмен аналоговыми сигналами как между модулями, так и с внешними устройствами может происходить по несогласованным и по согласованным линиям связи.

Условия передачи сигналов существенно зависят от их времени нарастания т. При т<0,1 мкс сигналы могут быть переданы как по несогласованным, так и по согласованным линиям связи; при т<0,1 мкс сигналы следует передавать только по согласованным линиям связи. Здесь, так же как и при передаче логических сигналов, используются согласованные линии с волновым сопро­тивлением 50 Ом.

Полярность сигналов на входах и выходах функциональных модулей должнa быть полoжитeльнoй. Для биполярных сигналов изменение амплитуды рекомендуется в пределах от —5 до +5 В.

При организации измерительных систем иногда бывает необхо­димо включить в состав оборудования эксперимента специальные приборы или устройства, например цифровые вольтметры, различ­ные двигатели для перемещения элементов установки и т. п., которые требуют для управления их работой других уровней электрических сигналов. Если работой этого оборудования управ­ляют от ЭВМ через соответствующие функциональные модули КАМАК, на внешних разъемах модулей допускается использование сигналов с характеристиками, соответствующими сигналам подклю­чаемого оборудования.

Электрический стандарт не накладывает никаких ограничений

ри модуля между его отдельными функциональными узлами. Таким образом, разработчик вправе использовать любую элементную базу при конструировании функционального модуля и включать, в его состав любые электронные компоненты.